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Current Scientific News and Reports of the OePG
Lise Meitner Lectures - Ultrakurze Lichtpulse
Die gemeinsam von der deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG) und der ÖPG organisierte diesjährige Lise Meitner-Lecture (LML) wurde am 25. April 2023 im Festsaal der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) abghalten. Prof. Donna Strickland präsentierte vor fast 300 Besuchern - darunter zahlreiche Studenten und Schüler - die wichtigsten Experimente und Erkenntnisse, um die Erzeugung von hochenergetischen, jedoch ultrakurzen Lichtpulsen zu ermöglichen, wofür sie 2018 gemeinsam mit Gérard Mourou eine Hälfte des Physiknobelpreises erhielt.
Dabei wurden die Besucher:innen auf einen Streifzug von den Anfängen der Quantenphysik durch Albert Einsteins Erklärung des photoelektrischen Effekts, über die Entwicklung der nichtlinearen Optik bis hin zu modernen hoch-leistungsfähigen Ultra-Kurzpuls Lasern mitgenommen. Die beindruckenden wissenschaftlichen Errungenschaften, basierend auf Donna Stricklands Experimenten, waren garniert mit Anekdoten sowie Tipps für Nachwuchswissenschaftler:innen.
Die ÖPG bedankt sich bei ÖAW-Vizepräsidentin Ulrike Diebold und der ÖAW sowie der DPG für die äußerst gelungene und hochprofessionell Organisation dieser gemeinsamen Veranstaltung. Besonderer Dank geht an Donna Strickland, die auf Einladung vom LML-Komitee unter Federführung von Prof. Monika Ritsch-Marte, Medizinische Universität Innsbruck, und Prof. Dr. Barbara Sandow, Freie Universität Berlin, insgesamt eine Woche in Österreich und Wien verbrachte, um neben den beiden Vorträgen mit Fachkollegen, Vertreter:innen der Young Minds und Junger DPG sowie Schüler:innen zu diskutieren.
link zum Bericht der ÖAW
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Anton Zeiinger erhält Ehrendoktorat der Universität Innsbruck
Das Rektorat der Universität Innsbruck hat in dieser Woche beschlossen, Anton Zeilinger für seine hervorragenden wissenschaftlichen Leistungen ein Ehrendoktorat zu verleihen. Zeilinger war von 1990 bis 1999 Universitätsprofessor am Institut für Experimentalphysik und hat hier bahnbrechende Experimente durchgeführt, so 1997 die erste Quantenteleportation mit Photonen, die nun mit dem Nobelpreis gewürdigt werden. Er legte damit einen der Grundsteine für den Aufstieg der Innsbrucker Quantenphysik zur Weltspitze.
„Anton Zeilingers wissenschaftliche Erfolge waren entscheidende Impulse für den Ausbau der Quantenphysik in Innsbruck und Wien. Diese Entwicklung hat wesentlich zum gegenwärtigen Weltruf Österreichs in diesem zukunftsträchtigen Fachbereich beigetragen“, betont Rektor Tilmann Märk. An der Universität Innsbruck forschen heute über 20 international beachtete Forschungsgruppen im Bereich der Quantenphysik. „Zeilinger hat nicht nur wissenschaftliche Durchbrüche erzielt. Er hat es auch verstanden, die komplexen Fragen, mit denen er sich beschäftigt, in Bilder zu übersetzen, die seine Forschung auch für Laien zugänglich und interessant gemacht haben. Damit hat er ganz wesentlich zur Popularisierung der Quantenphysik in unserem Land beigetragen“, sagt Rektor Märk. „Für die Universität Innsbruck ist es eine große Ehre und Freude, dass der diesjährige Nobelpreis für Physik für Erkenntnisse vergeben wird, die in den Labors der Innsbrucker Physik entstanden sind. Mit dem Ehrendoktorat für Anton Zeilinger würdigen wir diesen besonderen wissenschaftlichen Höhepunkt und bringen unsere enge Verbundenheit mit dem neuen Nobelpreisträger zum Ausdruck.“
Nach zahlreichen Auslandsaufenthalten in den 1970er- und 1980er-Jahren wurde Anton Zeilinger 1990 an die Universität Innsbruck berufen. Hier wirkte er bis 1999 als Universitätsprofessor für Experimentalphysik und Leiter des gleichnamigen Instituts. Er bezog mit seinem Team moderne Laborräume in dem Ende der 1980er-Jahre neu erbauten Victor-Franz-Hess-Haus am Campus Technik im Westen von Innsbruck. Um 1995 entwickelte Anton Zeilinger mit seiner Gruppe in diesen Labors eine neue, hochintensive Quelle von verschränkten Photonen-Paaren, die Startpunkt für viele neue Experimente zur Quantenverschränkung war. Damit gelang ihm 1997 auch die erste Teleportation mit Lichtteilchen. Dieses Resultat war die Grundlage für viele weitere Anwendungen im Bereich der Quantenkommunikation und für andere Quantenexperimente. Der Vergleich dieses Experiments mit dem aus der Fernsehserie „Star Trek“ bekannten „Beamen“ hat Anton Zeilinger auch in der breiten Öffentlichkeit schlagartig bekannt gemacht. Fortan wurde er in den Medien gerne als „Mr. Beam“ porträtiert. Viele Mitglieder seines damaligen Teams haben die Quantenforschung in die Welt hinausgetragen. So leitet Jian-Wei Pan die Bemühungen Chinas, in der Quantenphysik eine führende Rolle einzunehmen, Harald Weinfurter ist Professor an der LMU München, der Niederländer Dirk Bouwmeester Professor an der Universität Leiden, Thomas Jenewein Professor an der kanadischen Universität Waterloo, Jörg Schmiedmayer Professor an der TU Wien und der Tiroler Gregor Weihs nach Forschungspositionen in Japan und Kanada Professor für Photonik an der Universität Innsbruck.
(Presseaussendung der Universität Innsbruck, Mag. Uwe Steger)
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ERC Start Preis für Christian Prehal
Pressemitteilung der Universität Salzburg (Dezember 2022)
Der Materialwissenschaftler Christian Prehal erhält einen mit 2,4 Mio Euro dotierten Starting Grant des Europäischen Forschungsrates (European Research Council – ERC). Der Jungwissenschaftler wird an der Paris Lodron Universität Salzburg an der Entwicklung einer auf Metall und Schwefel basierenden, ökologisch verträglichen „Superbatterie“ arbeiten.
Christian Prehal (geboren 1988 in Radstadt, Salzburg) studierte Materialwissenschaften an der Montanuniversität Leoben, wo er 2017 im Bereich der Materialphysik und Elektrochemie promovierte. Im selben Jahr erhielt er den Christian Doppler Preis 2017 der Salzburger Landesregierung. Nach einem zweijährigen Postdoc-Aufenthalt an der TU Graz, wechselte Prehal im Zuge eines Marie Sk?odowska-Curie Stipendiums an die ETH Zürich, wo er seither an nachhaltigen Batterietechnologien, wie Lithium-Schwefel-Batterien forscht. Die Schwerpunkte liegen dabei auf der Methodenentwicklung, um die physikalisch-chemischen Prozesse im Inneren der Batteriematerialien besser zu verstehen.
Nicola Hüsing, Vizerektorin für Forschung an der Paris Lodron Universität Salzburg, betont: „Mit Christian Prehal geht dieser hochdotierte Starting Grant an einen absoluten Spitzenforscher, dem ich sehr herzlich gratuliere. Seine Forschungsarbeit könnte einen Quantensprung in der Entwicklung umweltfreundlicher Batterien bewirken, eine Forschungsleistung, die unserer Gesellschaft sehr nützlich sein wird.“ Die Forschungen werden am Fachbereich Chemie und Physik der Materialien der PLUS durchgeführt, der von Professor Oliver Diwald geleitet wird.
Batterien sind eine der Schlüsseltechnologien, um die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu reduzieren. Derzeit findet eine Revolution im Bereich der Mobilität aber auch in der Energieerzeugung statt. Sowohl für den Einsatz in der Elektromobilität als auch für die stationäre Speicherung von erneuerbaren Energien müssen zukünftige Batterien nachhaltiger, kostengünstiger und leistungsfähiger werden. „Bahnbrechend in dieser Hinsicht könnten Metall-Schwefel-Batterien sein“, betont Christian Prehal. „Als Metall können wir Lithum, Natrium oder Magnesium verwenden. Neben den niedrigen Kosten und der Nachhaltigkeit des Speichermaterials Schwefel könnte diese Art von Batterien auch enorme Mengen an Energie speichern.“ Wichtigste Voraussetzung für die Realisierung dieses Vorhabens sei es jedoch, ein grundlegendes Verständnis über Prozesse auf der Nanometerskala (ein Millionstel Millimeter) zu haben. Nur so könne diese neue und vielverspechende Batterietechnologie in die Praxis umgesetzt werden, so Prehal.
Genau hier setzt das ERC Starting Grant Projekt an. Christian Prehal und sein Team wollen die Mechanismen der Umwandlung in Metall-Schwefel-Batterien identifizieren und daraus effizientere Möglichkeiten der Schwefelumwandlung ableiten. „Kern unserer Arbeit ist die Entwicklung neuer experimenteller Methoden und die Nutzung moderner Methoden der Datenwissenschaften, wie etwa Machine Learning. Im ERC Projekt kombinieren wir zeitaufgelöste Röntgenstreuung und Cryo-Elektronenmikroskopie mit Machine-learning unterstützter stochastischer Modellierung. Damit können wir die sehr komplexe Strukturbildung auf der Nanometerskala direkt, während des Ladens und Entladens verfolgen“, so Prehal. Die daraus abgeleiteten Designprinzipien sollen schließlich in Prototypen mit hoher Speicherdichte und hoher Lebensdauer sowie ohne kritische Rohmaterialien wie Nickel und Cobalt umgesetzt werden.
ERC Starting Grants bieten jungen Wissenschaftlern, die noch am Beginn ihrer Karriere stehen die Möglichkeit, sich mit eigenständigen Projekten als exzellente Forschende zu etablieren. Die Mittel werden für einen Zeitraum von fünf Jahren zur Verfügung gestellt. Insgesamt 17 Förderpreise mit einem Gesamtvolumen von 28,3 Mio Euro gingen nach Österreich, das damit europaweit auf Platz acht rangiert. Eine Liste aller Preisträger, Statistiken zum Abschneiden einzelner Länder und die Presseinformation des ERC sind auf der Website des ERC abrufbar: European Research Council awards €636m in grants to emerging science talent across Europe | ERC (europa.eu)
Informationen:
Projektname: Systems Materials Engineering for High-Rate Solid-Sate Conversion in Metal-Sulfur Batteries (SOLIDCON)
Projektleitung: Dr. Christian Prehal
Paris-Lodron University Salzburg (PLUS)
Projektdauer: 5 Jahre
Kontakt:
Dr. Christian Prehal ist über E-Mail erreichbar, befindet sich jedoch derzeit in den USA und antwortet zeitversetzt:
cprehal@ethz.ch
HR Mag. G. Pfeifer
Leitung Kommunikation und Fundraising
Paris Lodron Universität Salzburg | Abt. Kommunikation und Fundraising
Kapitelgasse 4-6 | A-5020 Salzburg
Tel: +43 662 8044 2024
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ERC Start Preis für Aleksandar Matkovic
Pressemitteilung der Montanuniversität Leoben (23.11.2022)
Der Leobener Materialwissenschaftler Dr. Aleksandar Matkovic erhielt einen ERC Starting Grant.
408 Forscher wurde in diesem Jahr ein ERC Starting Grant zugesprochen, die Fördermittel belaufen sich auf insgesamt 636 Millionen Euro. In der Kategorie „Physical Sciences and Engineering“ erhielten sieben Wissenschaftler einer österreichischen Universität den Preis. Einer davon ist Dr. Aleksandar Matkovi? vom Institut für Physik der Montanuniversität Leoben.
Erfolgreiches Projekt
Sein ausgezeichnetes Projekt zielt darauf ab, eine neue Klasse von 2D-Isolatoren für künftige mikroelektronische Anwendungen zu entwickeln. „Wir werden Schichtsilikate untersuchen. Diese Materialien werden in großem Umfang in der Lebensmittel-, Pharma- und Kosmetikindustrie verwendet (z. B. Talkpuder)“, erklärt Matkovi?. Wenn diese jedoch als ultradünne kristalline Filme synthetisiert werden, könnten diese Materialien in Zukunft eine wichtige Rolle für Mikrochip-Architekturen, neuromorphes Rechnen und sich selbst entwickelnde Hardware darstellen.
Zur Person
Dr. Aleksandar Matkovi? kam 2016 als Post-Doc an die Montanuniversität Leoben und erhielt 2018 ein begehrtes Lise-Meitner-Stipendium des Forschungsförderungsfonds (FWF). Im Jahr 2020 erhielt er den START-Preis des FWF und den Fritz-Kohlrausch-Preis. Am Institut für Physik betreut er derzeit ein Forschungsteam, das sich mit zweidimensionalen Materialien und deren Anwendung in der Elektronik beschäftigt.
ERC Grant
Der ERC, der 2007 von der Europäischen Union gegründet wurde, ist die wichtigste europäische Förderorganisation für exzellente Pionierforschung. Er fördert kreative Forscher aller Nationalitäten und jeden Alters, die Projekte in ganz Europa durchführen. Der ERC bietet vier zentrale Förderprogramme an: Starting Grants, Consolidator Grants, Advanced Grants und Synergy Grants. Der ERC wird von einem unabhängigen Gremium, dem wissenschaftlichen Rat, geleitet. Das Gesamtbudget des ERC für die Jahre 2021 bis 2027 beläuft sich auf mehr als 16 Milliarden Euro und ist Teil des Programms Horizont Europa.
Weitere Informationen
Dr. Aleksandar Matkovi?
Institut für Physik, Montanuniversität Leoben
Tel.: 03842 402 4664
E-Mail: aleksandar.matkovic(at)unileoben.ac.at
https://www.unileoben.ac.at/matkovics-lab/
Twitter: https://twitter.com/2D_Mat_Lab Research
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Universität Innsbruck - Mehr Photonen für die Quantenkommunikation
Ein neues Experiment an der Universität Innsbruck in Zusammenarbeit mit Forscher*innen aus Bayreuth, Dortmund, Münster und Linz zeigt, dass mit der sogenannten SUPER-Methode für die Erzeugung von Photonen die Informationsrate in zukünftigen Quantenkommunikationsnetzwerken verdoppelt werden kann.
Überall auf der Welt forschen Physiker*innen daran, neue Technologien zu entwickeln, die sich die Prinzipien der Quantenmechanik zu Nutze machen. „Ein Versprechen der Quantenkommunikation ist es, Informationen sicher austauschen zu können. Jeder heimliche Lauschangriff würde bemerkt“, erklärt Gregor Weihs, Leiter des Instituts für Experimentalphysik an der Universität Innsbruck. Quantenkommunikation basiert darauf, Licht in seiner kleinsten Einheit, dem Photon, zu verschicken. Um Einzelphotonen zu erzeugen, benutzen die Wissenschaftler*innen Quantenpunkte. „Das sind winzige Halbleiterkristalle, die einfach in Chip-Bausteine integriert werden können“, erklärt Armando Rastelli vom Institut für Halbleiter- und Festkörperphysik der Johannes Kepler Universität Linz.
Mit Laserlicht kann man den Quantenpunkt anregen und so ein Einzelphoton erzeugen. Dies ist aber knifflig: Wenn das Laserlicht die gleiche Wellenlänge (Farbe) wie das erzeugte Einzelphoton hat, ist eine komplizierte Filtertechnik nötig. Dabei gehen mindestens die Hälfte der erzeugten Photonen wieder verloren.
Um dieses Problem zu überwinden, wurde im vergangenen Jahr eine neue Methode vorgeschlagen: das Swing-UP of quantum emitteR population (SUPER)-Schema. Doris Reiter von der TU Dortmund erklärt: „Das SUPER-Schema nutzt zwei rot-verstimmte Laserpulse, also solche mit geringerer Energie als der Quantenpunkt-Übergang, um Einzelphotonen zu erzeugen.“ So wird das Filtern überflüssig und theoretisch können doppelt so viele Einzelphotonen erzeugen werden.
Die Forschungsarbeit resultierte aus einer Zusammenarbeit von Forscher*innen aus Österreich und Deutschland. „Der Austausch zwischen Theorie und Experiment hat die erfolgreiche Umsetzung des Vorschlags ermöglicht“, betont Thomas Bracht von der Universität Münster, der die theoretischen Berechnungen durchgeführt hat. Um das Experiment zu realisieren, mussten die Forscher*innen zwei verschiedene Laserpulse erzeugen. „Wir haben die zwei Laserpulse aus einem Puls hergestellt. Dafür haben wir ein spezielles Bauteil, einen räumlichen Lichtmodulator, benutzt“, erklärt Yusuf Karli, der zusammen mit Florian Kappe und Vikas Remesh das Experiment an der Universität Innsbruck mit Quantenpunkten aus der Universität Linz durchgeführt hat. Das Experiment hat gezeigt, dass das SUPER-Schema sehr gut funktioniert und die Ergebnisse hervorragend mit den theoretischen Vorhersagen übereinstimmen.
Mit der Realisierung dieser neuen Methode, über die die Wissenschaftler*innen in der Fachzeitschrift Nano Letters berichten, machen sie einen großen Schritt vorwärts im Bemühen, Quantenkommunikation nicht nur im Labor, sondern für echte Anwendungen nutzbar zu machen.
Publikation: SUPER Scheme in Action: Experimental Demonstration of Red-Detuned Excitation of a Quantum Emitter. Yusuf Karli, Florian Kappe, Vikas Remesh, Thomas K. Bracht, Julian Münzberg, Saimon Covre da Silva, Tim Seidelmann, Vollrath Martin Axt, Armando Rastelli, Doris E. Reiter, and Gregor Weihs. Nano Lett. 2022 https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c01783
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Bronze bei der Physik Weltmeisterschaft
Vom 17. bis zum 23. Juli dieses Jahres fand die Physik Weltmeisterschaft in Timisoara in Rumänien statt. Das österreichische Team, bestehend aus Haolei Zhang (18), Moritz Mattersberger (18), Elias Koschier (16), Jeremias Costa (17) und Thomas Riedle(17), holte dort mit einem sensationellen 12. Platz eine Bronzemedaille. Geleitet wurde das Team von Simon Gfreiner, Felix Kloiber-Tollinger und Michael Zellinger.
Das IYPT (International Young Physicists Tournament), auch bekannt als Physik Weltmeisterschaft, ist ein renommierter Physik Wettbewerb an dem jedes Jahr Schülerteams aus der ganzen Welt teilnehmen. Das Format des Wettbewerbs zielt darauf ab tatsächlicher Forschung sehr nahe zu kommen. Dies wird erreicht indem die Aufgaben schon weit vor dem Wettbewerb bekannt gegeben werden. Die Problemstellungen sind jedoch nicht schnell gelöst. Im Gegenteil, sie sind sehr offen gestellt und verlangen eine ausgiebige theoretische und experimentelle Bearbeitung. Dies geschieht vor dem Wettbewerb. Vor Ort präsentieren die Teilnehmer und Teilnehmerinnen ihre Lösungen und müssen diese gegen die anderen Teams verteidigen. Auf diese Art und Weise werden sie ideal auf wissenschaftliches Arbeiten vorbereitet.
Der Wettbewerb besteht aus fünf Runden, so genannten Fights, in denen jeweils drei Teams gegeneinander antreten und ihre Lösungen präsentieren. Für das österreichische Team waren die ersten Fights kein Zuckerschlecken. Doch trotz ernüchternder Ergebnisse in den
ersten beiden Runden ließen die Schüler nicht locker und arbeiteten sich Runde für Runde zur Bronzemedaille vor.
Die fünf Schüler hatten sich im Vorhinein, bei der nationalen Ausscheidung in Leoben (dem AYPT) für das Nationalteam qualifiziert. Dieser Wettbewerb findet jährlich Ende April statt und ist allen Schülern und Schülerinnen aus Österreich offen. Weitere Informationen sind auf der Website des AYPT (aypt.at) zu finden.
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University of Innsbruck - Error-Free Quantum Computing Gets Real
For quantum computers to be useful in practice, errors must be detected and corrected. At the University of Innsbruck, Austria, a team of experimental physicists has now implemented a universal set of computational operations on fault-tolerant quantum bits for the first time, demonstrating how an algorithm can be programmed on a quantum computer so that errors do not spoil the result.
In modern computers errors during processing and storage of information have become a rarity due to high-quality fabrication. However, for critical applications, where even single errors can have serious effects, error correction mechanisms based on redundancy of the processed data are still used.
Quantum computers are inherently much more susceptible to disturbances and will thus probably always require error correction mechanisms, because otherwise errors will propagate uncontrolled in the system and information will be lost. Because the fundamental laws of quantum mechanics forbid copying quantum information, redundancy can be achieved by distributing logical quantum information into an entangled state of several physical systems, for example multiple individual atoms.
The team led by Thomas Monz of the Department of Experimental Physics at the University of Innsbruck and Markus Müller of RWTH Aachen University and Forschungszentrum Jülich in Germany has now succeeded for the first time in realizing a set of computational operations on two logical quantum bits that can be used to implement any possible operation.
“For a real-world quantum computer, we need a universal set of gates with which we can program all algorithms,” explains Lukas Postler, an experimental physicist from Innsbruck.
Fundamental quantum operation realized
The team of researchers implemented this universal gate set on an ion trap quantum computer featuring 16 trapped atoms. The quantum information was stored in two logical quantum bits, each distributed over seven atoms. Now, for the first time, it has been possible to implement two computational gates on these fault-tolerant quantum bits, which are necessary for a universal set of gates: a computational operation on two quantum bits (a CNOT gate) and a logical T gate, which is particularly difficult to implement on fault-tolerant quantum bits.
“T gates are very fundamental operations,” explains theoretical physicist Markus Müller. “They are particularly interesting because quantum algorithms without T gates can be simulated relatively easily on classical computers, negating any possible speed-up. This is no longer possible for algorithms with T gates.”
The physicists demonstrated the T-gate by preparing a special state in a logical quantum bit and teleporting it to another quantum bit via an entangled gate operation.
Complexity increases, but accuracy also
In encoded logical quantum bits, the stored quantum information is protected from errors. But this is useless without computational operations and these operations are themselves error-prone. The researchers have implemented operations on the logical qubits in such a way that errors caused by the underlying physical operations can also be detected and corrected. Thus, they have implemented the first fault-tolerant implementation of a universal set of gates on encoded logical quantum bits.
“The fault-tolerant implementation requires more operations than non-fault-tolerant operations. This will introduce more errors on the scale of single atoms, but nevertheless the experimental operations on the logical qubits are better than non-fault-tolerant logical operations,” Thomas Monz is pleased to report. “The effort and complexity increase, but the resulting quality is better.”
The researchers also checked and confirmed their experimental results using numerical simulations on classical computers.
The physicists have now demonstrated all the building blocks for fault-tolerant computing on a quantum computer. The task now is to implement these methods on larger and hence more useful quantum computers. The methods demonstrated in Innsbruck on an ion trap quantum computer can also be used on other architectures for quantum computers.
Financial support for the research was provided, among others, by the European Union within the framework of the Quantum Flagship Initiative as well as by the Austrian Research Promotion Agency FFG, the Austrian Science Fund FWF and the Federation of Austrian Industries Tyrol.
Publication: Demonstration of fault-tolerant universal quantum gate operations. Lukas Postler, Sascha Heußen, Ivan Pogorelov, Manuel Rispler, Thomas Feldker, Michael Meth, Christian D. Marciniak, Roman Stricker, Martin Ringbauer, Rainer Blatt, Philipp Schindler, Markus Müller, and Thomas Monz. Nature 605, 675–680 (2022) doi: 10.1038/s41586-022-04721-1[arXiv:2111.12654]
link zum Artikel der Univ. Innsbruck
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Austrian Young Physicists` Tournament (AYPT)
Österreichische Nachwuchsphysiker und -physikerinnen bewiesen sich beim 24. Austrian Young Physicists‘ Tournament
Von 7. bis 9. April fand das Austrian Young Physicists‘ Tournament (AYPT) zum 24. Mal statt. Dieser Schülerwettbewerb wird jährlich als Qualifikationsbewerb für den internationalen Bewerb, das International Young Physicists‘ Tournament (IYPT), das auch als Physikweltmeisterschaft bekannt ist, abgehalten. Dort diskutieren Teams aus je drei Schülerinnen und Schülern Lösungen zu 17 Aufgaben, die zuvor im Team sowohl experimentell als auch theoretisch von den Teams erarbeitet worden waren.
Ein naturwissenschaftlicher Wettbewerb der anderen Art
Während viele beim Gedanken an naturwissenschaftliche Wettbewerbe an einen ruhigen Raum mit über Tests gebeugte Schülerinnen und Schüler denken, läuft das beim AYPT und IYPT anders: Im Team erarbeiten die Schülerinnen und Schüler angewandte Aufgabenstellungen bereits vor dem Wettbewerb unter Zuhilfenahme aller zur Verfügung stehenden Ressourcen. Zum Beispiel beobachteten und beschrieben sie den Wirkungsgrad einer Papierspirale über einer Kerze, wie ein dreiseitiger Würfel aussehen muss oder wie man Lautstärke nur mit einer CD und einem Torsionsfaden messen kann.
Ausgezeichnetes physikalisches und mathematisches Verständnis der Schülerinnen und Schüler sind dafür Grundvoraussetzung, doch auch die Teamarbeit und klare Präsentation und kritische und faire Diskussion der Lösung auf Englisch beim Wettbewerb sind wichtige Fähigkeiten, die die Teilnehmerinnen und Teilnehmer unter Beweis stellen müssen. Die Gesamtleistung wird durch ein motiviertes Team an internationale hochqualifizierte Juroren bewertet.
Zum ersten Mal seit 2019 wieder vor Ort in Leoben
Aufgrund der Corona-Pandemie wurde das Turnier die letzten Jahre im online-Format abgehalten. Umso erfreulicher war es für alle Teilnehmer*innen dass das Turnier dieses Jahr wieder auf der Montanuniversität in Leoben stattfinden konnte. Mit viel Engagement und Kreativität wurden spannende Lösungen für die Aufgabenstellungen erarbeitet und präsentiert. Gleichzeitig fand auch ein grenzüberschreitender Austausch zwischen den Teilnehmer*innen aus ganz Österreich und vielen europäischen Ländern bis Georgien statt.
Team aus Georgien gewinnt das 24. AYPT knapp vor dem APP Innsbruck
Im Laufe des Turniers kristallisierten sich rasch die drei Favoriten, das Team vom APP Innsbruck, das ungarische Team und das Team aus Georgien, heraus. Über drei Vorrunden qualifizierten sich die drei Teams für das Finale am Samstagnachmittag, welches das georgische Team mit knappem Vorsprung vor den Innsbruckern gewann. Zweitbestes österreichische Team und Gewinner einer Bronzemedaille wurde das BG/BRG Villach.
Österreichisches Team für das IYPT steht fest
Auf Basis der gezeigten Leistungen während des Turniers wurden fünf Schülerinnen und Schüler für das IYPT-Team 2022 ausgewählt: Haolei Zhang (Villach), Elias Koschier (Wien), Jeremias Costa (Innsbruck), Riedle Thomas (Innsbruck) und Moritz Mattersberger (Villach). Ihnen steht nun eine intensive Vorbereitung auf den internationalen Wettbewerb bevor. Das Turnier findet vom 15. Juli bis zum 23. Juli in Timisoara, Rumänien statt. Dafür wünschen wir dem österreichischen Team viel Erfolg und danken unseren Sponsoren, ohne die die optimale Vorbereitung und Teilnahme der Schüler nicht möglich wäre: Erasmus+, Bundesministerium für Klimaschutz, Umweld, Energie, Mobilität, Innovation und Technologie, Österreichische Physikalische Gesellschaft, Ströck, Anton Paar, Infineon, SchülerInnen Forschungszentrum Wien, Rotary Club Leoben, Europa-Gymnasium Leoben, das Land Steiermark und die Stadt Leoben.
Teilnahme am AYPT
Des Weiteren möchte wir darauf hinweisen, dass interessierte Schüler*innen und Lehrer*innen nächstes Jahr abermals die Möglichkeit zur Teilnahme am Bewerb haben. Der Verein AYPT – Österreichische Physikmeisterschaft steht bei Fragen gerne zur Verfügung (email an info.aypt.at) und des Weiteren bietet er Ende November ein alljährliches get-started-with-AYPT Vorbereitungstreffen an, an welchem Schüler*innen und Lehrer*innen herzlichst eingeladen sind teilzunehmen.
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Graz Center of Physics: A decision has been made in the architectural competition
The University of Graz, TU Graz, BIG and Ministry of Science present the winning project of the architectural competition – This is what the new Graz Center of Physics will look like. (© Aberjung GmbH)
The Graz Center of Physics is one of the largest university construction projects in Austria. It will unite the physics institutes of the University of Graz and Graz University of Technology (TU Graz) at a common location and will be built by 2030 on the campus of the University of Graz in place of the current “Vorklinik” (preclinical) building. With the Graz Center of Physics, the universities will further strengthen synergies in research, teaching and infrastructure and help physics in Graz to achieve even greater international visibility. In this branch of science, as in other natural science disciplines, the University of Graz and TU Graz have been cooperating very successfully since 2006 under the name NAWI Graz.
The starting signal for the large-scale construction project was given in spring 2021. Following the conclusion of the EU-wide architectural competition, the Ministry of Science, the Bundesimmobiliengesellschaft (BIG), the State of Styria, the City of Graz and the two universities now present the winning project
Decision in favour of architects fasch&fuchs.architekten
The competition called for inspiring and inviting architecture for teaching and research as well as urban integration into the surroundings. At the same time, a substantial total area of 50,000 square metres was to be organized for up to 1,700 students and 600 employees of the University of Graz and TU Graz on a footprint as small as possible in the densely built-up inner-city district of Geidorf in Graz. These requirements were met by architects fasch & fuchs.architekten with their design for a compact and well-structured new building.
Plenty of space for research, lecture halls with wood and a city terrace
The design is compactly organized on six upper floors and two basement floors. The ground floor zone is accessible to the public and has a generous room height of 5.6 metres. Five wood-clad lecture halls, the largest for 600 people, are housed here. The impressive assembly hall, characteristic of the fasch & fuchs signature, extends over several floors. Imposing staircases and connecting bridges turn the foyer into a veritable spatial experience.
Above the ground floor is a two-storey homogeneous structure with laboratory space and the associated offices. This is organized around atriums, and vertical louvres on the façades direct the natural light far into the interior of the building and at the same time protect it from sunlight.
Above this is the floor with the so-called city terrace. This is also accessible from the outside via two generous outdoor staircases. A café will be set up here, and there will be seminar and study areas. The city terrace connects the university building with the city and at the same time forms a caesura to the uppermost structure, which recedes and thus puts the extensive volume of the building into perspective. There are offices here on three levels. They are connected vertically with the laboratory areas in the basement via stairs and lifts. The laboratories located there are intended for research work with highly sensitive research equipment. These include optics laboratories, where no natural light is allowed to penetrate, and electron microscopy, which cannot tolerate any vibration.
Sustainable and energy-saving
Special hollow-core ceilings are used in the construction, which use less concrete than conventional reinforced concrete ceilings and can also be used for heating and cooling via thermal component activation. Geothermal energy is used to generate energy. In winter, heat is extracted from the ground for heating, and at the same time it is cooled. The stored cold can in turn be used for cooling in summer. Electricity is generated by photovoltaics; roofs will be intensively greened. Overheating in summer is counteracted by light-directing horizontal louvres. Throughout the building there are atriums and light wells that allow daylight to penetrate down to the basement levels.
Subsequent timetable
The planning phase will begin in the next few months. The Graz Center of Physics will be built on the site of the current preclinical building (Harrachgasse 21, 8010 Graz), which will be demolished for the construction project. The demolition will take place after the Institute of Anatomy of the Medical University of Graz has moved out, is scheduled to start in autumn 2023 and will take around six months. Construction is scheduled to begin in autumn 2024. In 2030, the handover to the two universities is planned.
The existing preclinical building from 1976 could not have been adapted for the complex requirements of the Graz Center of Physics. The neighbouring residents will be kept informed about the planning and construction work. An initial information event is planned for next year.
BIG is investing 313 million euros in the new building, which will be refinanced by the Ministry of Science through rents. In addition, 41 million euros will be spent on furnishings and equipment, half of which will be paid by the two universities and the other half by the federal government.
Comments on the winning design for the Graz Center of Physics
„By bringing the physics institutes of TU Graz and the University of Graz together under one physical roof, the exchange of knowledge and information and thus the cooperation in teaching and research between the experts of both universities will reach a new level. I am very happy for all the staff, as well as for all the students from the field of physics, that this common roof is part of such a successful architectural design. The Graz Center of Physics will be a striking eye-catcher and attractive fixture in Graz’s university quarter and will make physics in Graz even more prominent and internationally visible.“ Harald Kainz, Rector of TU Graz
“In the NAWI Graz teaching and research cooperation, the University of Graz and TU Graz have been working together successfully in the field of natural sciences for almost two decades. The fact that it is now also possible to spatially combine the physics institutes of both universities in one building and thus bundle research and teaching at one location is an additional plus. The new centre will help us to bring even more top international research to Graz. In addition to the sustainable and modern construction, I expect a visual gain for the campus of the University of Graz. The Graz Center of Physics will integrate seamlessly into the existing building infrastructure and enhance the whole neighbourhood in terms of urban development.” Martin Polaschek, Rector of the University of Graz
“The Center of Physics in Graz will be a new, modern and sustainable university building. I am particularly pleased that this building project will give the outstanding scientific achievements of the University of Graz and TU Graz more visibility, also beyond the country’s borders. I look forward to the realization of this ambitious building project by 2030.” Heinz Faßmann, Federal Minister of Education, Science and Research
“With the Graz Center of Physics, a university flagship of the natural sciences is being created in Styria. This will enable the University of Graz and TU Graz to make even better use of synergies in the future. As the number one research state, Styria is once again in the spotlight with the state-of-the-art centre and underlines the outstanding quality of our university location. I am extremely pleased that the decision of the architectural competition will create the best conditions for students as well as staff, research and teaching.” Hermann Schützenhöfer, Governor of Styria
“I am delighted that this exciting project is now entering the implementation phase. The urban planning challenge of integrating modern architecture into a Gründerzeit quarter has been successfully met here. The planned ‘city terrace’ will open up the project to the city, which is particularly important to me. Graz as a university location will be further enhanced.” Judith Schwentner, Vice-Mayor of the City of Graz
“The Graz Center of Physics is currently one of the largest university construction projects in Austria. The design by fasch&fuchs.architekten envisages a climate-friendly building that blends in well with its surroundings despite its size. Of particular architectural interest are the two open staircases leading to a large city terrace and the six-storey high assembly hall with connecting bridges. The new building will be realized according to BIG’s particularly high sustainability standards. With the construction of the Graz Center of Physics, BIG is creating the framework conditions for top-level scientific research and teaching. For Styria, it is another building block that makes the federal state attractive as a high-tech and research location.” Hans-Peter Weiss, CEO of BIG
link to article at TU Graz page
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ÖPG Preisverleihung in Innsbruck
Folgende ÖPG Preise wurden im Rahmen der gemeinsamen Jahrestagung der ÖPG und SPS in Innsbruck überreicht:
ÖPG Schüler:innen Preis
für herausragende Vorwissenschaftliche Arbeiten
- Elias Hohl (Bischöfliches Gymnasium Graz)
- Julius Hussl (BG BRG 4 Wien)
- Ida Stettner (Akademisches Gymnasium Graz)
Studierenden-Preis der ÖPG
für herausragende Master oder Diplomarbeiten
- DI Sebastian Stock
- DI Maximilian Schober
Victor Franz Hess Preis
für herausragende Dissertationen im Feld der Nuklear- und Teilchenphysik
- Dr. Thomas Madlener (2020)
- Dr. Frederic Brünner (2021)
Roman Ulrich Sexl Preis
für Beiträge zu motivierenden und effizienten Physikunterricht
- Prof. Mag. Nikolaus Unterrainer (2020)
- Prof. Mag. Dr. Ilse Bartosch (2021)
Fritz Kohlrausch Preis
für Arbeiten eines Nachwuchsphysikers bzw. einer Nachwuchsphysikerin auf dem Gebiet der experimentellen Physik
- Dr. Karin Hain (2020)
- Dr. Aleksandar Matkovic (2020)
Ludwig Boltzmann Preis 2021
für Arbeiten eines Nachwuchsphysikers bzw. einer Nachwuchsphysikerin auf dem Gebiet der theoretischen Physik
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Internationales Gold für unsere jungen Forscher
Das österreichische Nationalteam errang dieses Jahr beim International Young Physicists‘ Tournament (IYPT) Gold. Der Bewerb wird seit 1988 mit Teams aus aller Welt an verschiedenen Orten auf der Welt ausgetragen, dieses Jahr durfte Georgien die jungen Forscher vom 7.7. bis zum 14.7. begrüßen.
Wie ist das Team aufgebaut und was ist für einen Bewerb vorzubereiten?
Das Team besteht aus fünf Schülern zwischen 15 -18 Jahren aus verschiedenen Schulen in Österreich. Dieses Jahr kamen vier Schüler aus Villach: Simon Gfreiner (18), Miro Joensuu (18), Rohan Walia (16) und Haolei Zhang (17) und ein Schüler aus Innsbruck: Jeremias Costa (15). Diese Schüler werden im Vorbewerb, dem AYPT (Austrian Young Physicists‘ Tournament) von den Teamleadern ausgewählt. Die letzten zwei Jahre waren Anatol Beck und Paul Worm Teamleader des österreichischen Teams.
Was hat Österreich geschafft?
Österreich nimmt seit vielen Jahren an dem Bewerb teil und konnte das letzte Mal vor genau 10 Jahren das Finale erreichen. Dieses Jahr nahmen 15 Teams an dem Turnier in Georgien teil. In einem spannenden Finale zwischen Slowakei, Polen und Österreich konnte Polen den Pokal für sich entscheiden. Österreich errang knapp nach der Slovakei den dritten Platz und damit eine Goldmedaille. Es wurde zudem jeweils ein Preis vergeben für die drei Rollen: Reporter, Opponent und Reviewer. Auch hier konnte Miro Joensuu aus unserem Team den Preis für den besten Opponent des Turniers nach Österreich holen!
Wie läuft der Bewerb ab?
Der Bewerb erstreckt sich über eine Woche, in der die Teams ihr experimentelles und theoretisches Wissen und Können unter Beweis stellen. Dabei gibt es drei Rollen, die in insgesamt 5 Runden gegen jeweils zwei andere Teams eingenommen werden müssen. Reporter: In 12 Minuten muss der Schüler seine experimentellen Ergebnisse präsentieren, seine Theorie glaubhaft machen und diese mit dem Experiment schlüssig vergleichen. Opponent: dieser muss die Ergebnisse des Reporters während des Vortrags analysieren und diesen kritisch dazu für 10 Minuten befragen. Dabei soll er Schwachstellen in der Ausarbeitung finden, Stärken betonen und seine eigene Meinung dazu klar positionieren. Reviewer: Dieser muss Reporter und Opponent und besonders die Diskussion der beiden analysieren und die Ergebnisse zusammenfassen.
Wer am IYPT teilnehmen will hat einiges zu tun: Jedes Jahr bringt das Komitee des IYPT eine neue Liste mit 17 Aufgabenstellungen heraus, welche die Schüler auf ihre Art lösen müssen. Jeder Schüler nimmt sich 2-3 dieser Aufgabenstellungen heraus und arbeitet daran ein Jahr lang intensiv. Die Aufgaben sind insofern sehr spannend, als es nicht die klassischen Beispiele aus dem Physikbuch in der Schule sind ‚Peter wirft einen
Stein mit 5 m/s…wie schnell fährt sein Auto?‘ sondern knifflige Fragestellungen, auf die auch studierte Physiker oft keine konkrete Antwort haben oder nur vermuten können. Nur zur Illustration eines solchen Beispiels seien die sechseckigen Stürme auf den Polen des Saturn genannt. Es gibt keine Erklärung in der Wissenschaft bisher dafür, nur Ansätze, trotzdem war die Untersuchung dieses Phänomens eine Aufgabenstellung des letzten Jahres.
Dazu müssen die Schüler sich jeweils einen experimentellen Aufbau überlegen, der dieses Phänomen kontrolliert untersuchen kann. Zudem muss eine Theorie ausgearbeitet und diese mit den Experimenten verglichen werden. Das alles machen die jungen Physiker neben der Schule und ihren sonstigen Aktivitäten. Mit Haolei Zhang haben wir etwa ein Badminton Ass der ersten Bundesliga in Österreich bei uns und mit Miro Joensuu und Rohan Walia zwei Teilnehmer der Internationalen Physik Olympiade 2021 usw., einfach bewundernswert!
Die Zusammenarbeit, Hilfestellungen bei der Theorie oder den Experimenten, Auftreiben von Sponsoring, sowie die Organisation rund um den Bewerb werden von den Teamleadern Großteils getragen. Die Teamleader werden aber häufig von Freiwilligen unterstützt, die oft auch selbst ehemalige Teilnehmer waren.
Erschwerte Bedingungen:
Im Gegensatz zu vielen anderen Teams des Bewerbs konnten sich die Schüler nirgends für die Vorbereitungen zum Bewerb treffen und mussten die Experimente von zuhause aus machen. Das ist allerdings schwierig, da die Experimente vom Aufbau und von der Durchführung her aufwändig sind. Die Leistung der Schüler ist daher besonders groß.
IYPT Homepage
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Roman Ulrich Sexl-Preis und ÖPG Schüler:innen Preis 2020
Da die traditionelle Preisverleihung im Rahmen der ÖPG Jahrestagung der Ausbreitung des Corona Virus zum Opfer gefallen war, wurde diese nun in einem Online-Meeting nachgeholt. Folgende Preise wurden dabei vergeben:
Roman Ulrich Sexl-Preis
Mag. Nikolaus Unterrainer, Universität Salzburg
ÖPG Schüler:innen Preise 2020
für herausragende Vorwissenschaftliche Arbeiten:
- Lucas Hörl, BG/BRG Purkersdorf
Quantenmechanische Modelle und ihre Anwendungen beim Wasserstoffatom
- Nikolaus Juch, Modellschule Graz
Entwurf und Konstruktion einer musikspielenden Teslaspule
- Dilan Öztürk, GRG 10 Wien
Theoretische Grundlagen der Dichtefunktionaltheorie
Theoretische Erläuterung der praktischen Anwendung der Theorie anhand von Graphit und Diamant
- Sebastian Schmidt, BGN Salzburg
Über die Erweiterung unseres Verständnisses von Raum und Zeit durch Spezielle Rlativität
A Mathematical and Graphical Work
- Patrick Styll, BG/BRG Gmünd
Wettervorhersage anhand von Wolkenbildern
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